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Non-stoichiometry of Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$ under hydrogen atmosphere condition

水素雰囲気中におけるLi$$_{2}$$TiO$$_{3}$$の非化学量論性

星野 毅; 土谷 邦彦; 林 君夫; 寺井 隆幸*; 田中 知*; 高橋 洋一*

Hoshino, Tsuyoshi; Tsuchiya, Kunihiko; Hayashi, Kimio; Terai, Takayuki*; Tanaka, Satoru*; Takahashi, Yoichi*

核融合炉ブランケット用トリチウム増殖材料の第1候補材料であるチタン酸リチウム(Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$)は、良好なトリチウム放出特性を維持するために高温使用時における結晶粒の成長を抑制すること,水素雰囲気で使用されることに伴う構造変化への影響が少ないことが必要とされている。本研究では、結晶粒成長抑制材としての効果を示した酸化物(ZrO$$_{2}$$, CaO, Sc$$_{2}$$O$$_{3}$$)を添加したLi$$_{2}$$TiO$$_{3}$$の結晶構造をエックス線回折測定にて解析するとともに、熱天秤を用い、水素雰囲気中におけるLi$$_{2}$$TiO$$_{3}$$の非化学量論性を調べた。Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$に酸化物を添加することにより、CaO添加はLi$$_{2}$$Ti$$_{1-x}$$O$$_{3}$$+CaTiO、ZrO$$_{2}$$添加はLi$$_{2}$$TiO$$_{3}$$+ZrO$$_{2}$$の二相混合物となり、Sc$$_{2}$$O$$_{3}$$添加はLi$$_{2-x}$$Ti$$_{1-y}$$Sc$$_{y}$$O$$_{3-z}$$の単一相となることを明らかにした。さらに、これらの試料は水素雰囲気中では還元され、酸素欠陥による重量減少がみられた。各試料の1mol あたりの酸素欠損量はCaO添加$$<$$無添加$$<$$ZrO$$_{2}$$添加$$<$$Sc$$_{2}$$O$$_{3}$$添加の順となり、酸化物の添加はLi$$_{2}$$TiO$$_{3}$$の結晶粒成長を抑制するだけでなく、水素雰囲気中における酸素の欠損量にも大きな影響を与えることを解明した。

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分野:Nuclear Science & Technology

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